СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Срочные трансформаторы

Общие требования к трансформаторам: на - пря кение холостого хода не должно превышать 80 В, регулирование тока должно осущест­вляться по возможности плавно.

В Советском Союзе применяются сварочные трансформаторы двух групп: I — с нормальным магнитным рассеянием и реактивной катушкой (дросселем); реактивная катушка может рас­полагаться на отдельном магнитопроводе (тран­сфері шторы типа СТЭ — сварочный трансфор­матор завода «Электрик») или на общем маг­нитопроводе (трансформаторы типа СТН — сварочный трансформатор В. П. Никитина); II — с увеличенным магнитным рассеянием (трансформаторы типов ТС — трансформатор сварочный, ТСК —с конденсатором, ТД — трансформатор дуговой, СТАН — сварочный трансформатор Академии наук и СТШ — сва­рочный трансформатор шунтовой).

Технические данные трансформаторов для ручной сварки приводятся в табл. 50. Электри­ческие принципиальные схемы трансформато­ров даны на рис. 112—115. Устройства, создаю­щие падающую вольт-амперную характери­стику трансформатора, обеспечивают устой­чивое горение дуги и регулироранкг сварочного тока. Эти устройства представляют собой дрос­сель (рис. 112, 113), магнитный шунт (рис. 114) „ .механизм перемещения вторичной обмотки (рис. 115).

50; Технические данные некоторых сварочных трансформаторов

Примечания: 1. В скобках угнаны Пределы регулирования сварочного тока в дополнительном диа­пазоне.

2. Для трансформатор08 типа СТЭ указана масса трансформатора и дросселя.

I [19]c. 115. Электрическая схема трансформатора типа

ТСК:

I — первичная обмотка, II — вторичная обмотка подвижная, С — конденсатор

Создание падающей вольт-амперной харак­теристики. Для зажигания дуги требуется по­вышенное напряжение по сравнению с напряже­нием дуги. Во вторичной обмотке сварочного трансформатора индуктируется постоянная электродвижущая сила. Она равна напряжению на зажимах сварочной цепи.

При нагрузке ток вторичней обмотки создает магнитный поток в сердечнике дросселя (или трансформатора). Этот магнитный поток индук­тирует э. д.с. самоиндукции или реактивную

э. д. с. рассеяния. В обоих случаях это приводит к образованию индуктивного сопротивления в сварочной цепи и падению напряжения на дуге, т. е. к созданию падающей характеристики. Распределение э. д. с. источника питания в цепи показано на рис. 116.

Улучшение устойчивости горения дуги. В про­цессе перехода капли электродного металла на изделие происходит короткое замыкание. Время

U, [/,, Ua —напряжение источника, зажигания, дуги; t — время; / — сила тока, Т — время полного периода синусоидального напряжения источника; Тобр — время обрыва дуги

восстановления напряжения после перехода кап­ли для повторного зажигания дуги, а также пос­ле перехода тока через нулевое значение зависит от величины угла сдвига фаз между током и напряжением в сварочной цепи. На рис. 117, 118 показаны кривые изменения тока и напряжения в зависимости от времени при сварке с актив­ным и индуктивным сопротивлением (со сдви­гом фаз между током и напряжением). При одном активном сопротивлении прй сварке* происходят перерывы в горении дуги в каждом периоде. Время перерыва можно уменьшить различными способами, например увеличением напряжения холостого хода сварочного транс­форматора (этот способ не используется ввиду опасности для сварщика) или путем снижения напряжения, необходимого для зажигания дуги. Второй способ связан с применением электрод­ных покрытий, имеющих особые технологиче­ские свойства. Такие покрытия еще не разра­ботаны. При работе на сварочных токах более 250 А напряжение холостого хода может быть снижено и, следовательно, повышена устойчи­вость дуги.

Время перерыва можно уменьшить приме­нением тока повышенной частоты. Этот способ иногда находит применение в сварочной прак­тике. В этом случае пользуются преобразова­телями с генераторами повышенной частоты, например, типа ПС-100-1 с частотой тока 480 Гц. Время перерыва уменьшится во столько раз, во сколько раз увеличится частота тока и горение дуга становится устойчивым.

U, U3, Uд — напряжение источника, зажигания, дуги; t — время, I — сила тока, Т — время полного периода синусоидального напряжения источника, <р — угол сдвига фаз между напряжением источника и током

Сварочная дуга, горящая на переменном токе со значительной индуктивностью в цепи (рис. 118), не имеет перерывов, так как э. д. с. самоиндукции поддерживает ее горение. Для того чтобы величина э. д. с. самоиндукции была достаточной для поддержания горения дуги в момент снижения напряжения источника, необ­ходим определенный уюл сдвига фаз <р между током и напряжением. Устойчивое горение дуги на любых сварочных токах обеспечивается при cos <р=0,35—0,6.

Регулировиние сверенного тока. Изменение величины-сварочного тока можно производить следующими способами:

изменением величины вторичного напряже­ния холостого хода трансформатора секциони­рованием числа витков первичной или вторич­ной обмоток;

изменением величины индуктивного сопро­тивления сварочной цепи.

Оба способа следуют из закона Ома для цепи переменного тока:

I V

і СВ— - Г]=------- .

У Rz + X2

или, если пренебречь активным сопротивле­нием R ввиду его малой величины,

Первый спосоС применяется лишь как до­полнительный, например, для получения двух диапазонов тока, а также в трансформаторах с жесткой вольт-амперной характеристикой.

Наиболее широко применяется второй способ — изменение индуктивного сопротивления. Этот способ дает возможности плавно регулировать величину сварочного тока.

В трансформаторах типа СТЭ и СТН регу­лирование тока осуществляется изменением воздушного зазора в магиитопроводе дросселя (рис. 112, 113). При вращении регулировочной ручки дросселя по часовой стрелке воздушный зазор увеличивается, магнитный поток умень­шается, индуктивное сопротивление становится меньше и ток увеличивается.

Вращением рукоятки дросселя против часо­вой стрелки достигается уменьшение зазора, увеличение 'индуктивного сопротивления и уменьшение тока.

В трансформаторе типа СТАН ступенчатое регулирование производится изменением числа витков реактивной части вторичной обмотки, а плавное регулирование — перемещением маг­нитного шунта. При выдвижении магнитного шунта из сердечника магнитный поток рассея­ния трансформатора и индуктивное сопротивле­ние уменьшаются, вследствие чего сварочный ток возрастает (рис. 114, а). В трансформаторах типа СТШ магнитный оунт конструктивно выцрлнен из двух половин, расходящихся в противоположные стороны (рис. 114, б). Когда шунт полностью сдвинут в сердечник, магнит­ный поток рассеяния и реактивная э. д. с. рас­сеяния максимальны, а сварочный ток минима­лен. В трансформаторах с подвижными обмот­ками (типа ТД, ТСК или ТС) плавное регули­рование производится перемещением вторич­ной обмотки. При увеличении расстояния между обмотками поток рассеяния увеличивается, ин­дуктивное сопротивление возрастает, а ток снижается (рис. 115).

Конструкции свицочных трансформаторов. Широко используются облегченные сварочные трансформаторы (переносные), которые пред­назначены для работ на строительных и мон­тажных площадках. Эти трансформаторы рас­считаны на выполнение коротких швов и прихваток, т. е. для работы при ПР=20%. К таким трансформаторам относятся ТСП-1 — на сварочный ток 105, 145, 160 и 180 А, масса его 37 кг; ТСП-2 и ТСП-2у2 — на ток от 90 до 300 А, масса 65 кг; СТШ-250 — на ток от 70 до 250 А, масса 44 кг; ТДП-1 —на ток от 55 до 175 А, масса 38 кг. Небольшая масса этих трансформаторов достигнута за счет примене­ния для сердечников стали с высокой магнитной проницаемостью, особой изоляции обмоток и понижения (до 20%) ПР

Для монтажних работ выпускается также трансформатор Т Д-304, рассчитанный на TIP=50%, токи от 60 до 385 А, с подвижной вторичной обмоткой. Трансформатор имеет обмотки с теплостойкой и влагостойкой изоля­цией и может комплектоваться приставкой РТД-2 для дистанционного регулирования сва­рочного тока. Масса трансформатора (уста­новлен на салазки) —137 кг.

Промышленностью ^выпускаются бытовые сварочные аппараты АДЗ-10Д и ТД-101, пред­назначенные для ручной дуговой сварки стали толщиной до 2 мм покрытыми электродами марки ОЗС-9 диаметром 2 мм с повышенными ионизир; .цими свойствами. Первичный ток ■— 15 А, ■ номинальный сварочный ток — 50 А, потребляемая мощность —1,85 кВт, масса аппарата — 20 кг.

Осцилляторы предназначены для об­легчения зажигания и стабилизации дуги пере­менного тока при сварке неплавящимся вольф­рамовым) электродом и покрытыми электрода­ми с низкими ионизирующими свойствами. Этот прибор создает переменный ток высокой частоты 250—300 кГц с высоким напряжением (болг* 2500 В). Ток высокой частоты при таком высоком напряжении не представляет большой опасности для сварщика, так как может вызвать лишь пове^хн )стные ожоги кожи.

Осцилляторы включаются параллельно или последовательно с дугой. В сварочной цепи с осцилляторе а. дуга возбуждается без предва - рительн о замыкания электрода с изделием (на расстоянии 1—3 мм от электрода до изде­лия), поэтому их целесообразно зключать при сварке н і малых токах.